初中生物對照實驗設計的教學

古雪鋒

【摘 要】生物學課程中的科學探究是學生積極學習生物學知識，理解科學研究方法的一種活動。生物科學研究離不開生物實驗。初中生物實驗的設計往往離不開控制實驗。初中生在實驗設計中不能正確理解生物控制實驗的設計，不能正確控制變量，不能正確得出實驗結論。本文著重對初中生物對照實驗設計的教學設計，為學生提供一定的指導，使學生在控制實驗的科學探究設計中能夠做好工作。

【關鍵詞】初中生物科學探究；初中生物實驗；初中生物對照實驗；初中生物控制變量

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）04-0215-02

生物學是一門自然科學。生物學教學與科學探究活動是分不開的。生物學課程中的科學探究是學生積極學習生物學知識，理解科學研究方法的一種活動。科學探究與探索性實驗是分不開的。實驗通常被設計成控制實驗。初中生不能正確理解生物控制實驗的設計，不能正確控制變量，不能正確得出實驗結論。下面著重對控制實驗的正確設計，為學生提供一些指導，使學生在控制實驗的設計中做好科學的探究工作。

一、初中生物實驗設計教學概念

在研究某一條件對研究對象的影響時，除了不同的條件外，實驗都是在相同的條件下進行的。不同的條件是我們要研究的，這是實驗設計教學的變量概念。

二、初中生物設計教學對照實驗

（1）科學性原則：是所有原理的前提，實驗設計是科學的。（2）單變量原理：根據單變量原理，它是處理復雜關系、簡化復雜問題的標準之一。在不同的實驗組中，只有我們想研究的因素是不同的，其他影響實驗的因素都是相同的。（3）對比原則：是生物實驗設計中的一項重要原則。在單一變量的前提下，通過比較可以有效地消除其他因素對結果的干擾，提高實驗結果的可信度和說服力。可以說，單變量原理和對比原理是比較實驗的基石和靈魂，單變量原理是對比原理的前提。對比實驗是初中生剛剛接觸到的概念，往往很難理解。現在我將重點介紹控制實驗的設計方法和過程。

資料：某一家工廠最近引進了一種叫做“欣欣向榮飼料”的豬飼料。飼料廠正在向養豬戶推廣這種飼料，但養豬戶不知道這種飼料是否對養豬有效，也不知道是否購買。學生能為養豬戶解決這個問題嗎？為了設計一個受控的實驗，學生應該首先仔細研究他們所查詢到的材料，找出這些材料的主要目的是什么。研究的對象是什么？也就是說，研究對象是什么樣的生物體。本研究的主要目的是研究該飲料是否能有效促進豬的生長，研究對象是豬。我們可以用這句話來研究生鮮飲料對豬生長的影響。在界定了研究的主要思路之后，很容易知道本次探索性實驗中的研究因素是什么，顯然是欣欣向榮的飼料。

三、初中生對照實驗的設計的教學

1.先將受試者分為實驗組和對照組。

豬在這里分組，分為兩組。這里編為一組，二組。研究對象的數量應該是適當的，不要太少，而且不太可能導致意外錯誤。兩組豬的大小、生長和品種應在同一情況下，以排除其他因素對實驗結果的干擾和影響。

2.找出研究因素，這里的研究因素都是欣欣向榮的飼料。

影響生豬生長的環境因素多種多樣，如豬圈溫度、豬圈通風、生豬品種、生豬日常管理等。所有這些因素都被稱為除繁盛飼料之外的其他因素。其他因素不是指單一因素，而是指研究因素以外的因素。

3.控制變量。

兩組受試者對研究因素的處理不同，其他因素在兩組受試者中的處理相同。在本實驗中，影響豬生長的因素是其他因素，如溫度、豬舍通風、豬品種和豬的日常管理。在本對照實驗中，我們首先將實驗豬分為兩組，第一組為實驗組，第二組為對照組。實驗組用肥美的飼料喂養豬。第二組沒有喂飽欣欣向榮的飼料。其他環境因素在兩組中進行了處理。根據以上各項，對影響豬生長的各種因素的控制是控制變量。在本實驗中，第一組和第二組豬的研究因素是不同的。第一組喂的是茂盛的飼料，第二組沒有喂飽欣欣向榮的飼料，兩組的治療有變化。因此，研究因素“欣欣向榮飼料”是變量或實驗變量，其他因素在實驗中都是在同一處理中控制的。它們對第一組和第二組豬有相同的效果。你可以把它們看作常量。

當然，每個探究實驗是不同的，它們的變量是不同的，它們的常數是不同的，這取決于具體的探究實驗。控制變量的作用是確保實驗結果只由我們探索的因素引起，即“欣欣向榮的飼料”，而不是由其他恒定因素引起，排除其他因素的干擾。一般控制實驗中只有一個變量，不能同時存在多個變量。也就是說，一個實驗只探索一個問題。以下比較實驗在設計中存在一些問題，無法得出正確的結論。

我們把實驗豬分成兩組。第一組為實驗組，第二組為對照組。實驗組豬為優良品種，對照組為普通品種。在實驗組中，在實驗組中我們給豬喂興旺飼料，第二組對照組中不喂興旺飼料，其他環境因素（溫度、豬圈通風、豬的日常管理等）均在兩組進行了相同的處理。

根據以上實驗，第一組豬的生長速度越來越快，也越來越重要。能否得出這樣一個結論：生長旺盛的飼料是有效的飼料？這是無法得出的，因為其他人會有疑問：第一組豬生長速度更快，而且顯著增加，這可能是第一組豬品種是一個很好的品種，所以體重增加更快。控制實驗沒有很好地控制變量，同時存在兩個變量。變量“豬品種”的干擾不能保證實驗結果只由我們所探索的王興旺“飼料”引起。

總之，生物探究實驗是培養學生生物科學素養的重要途徑。它對提高學生的實踐能力、思維分析能力和解決實際問題非常有效。探究實驗往往與比較實驗的設計密不可分。正確理解控制實驗的意義，合理設計控制實驗的過程。學習比較實驗設計，學生可以更自由地進行生物科學探究實驗。

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